1 Κεφάλαιο 2 Εισαγωγή στον αντικειμενοστραφή προγραμματισμό

2 Κλάσεις και αντικείμενα Κληρονομικότητα (inheritance) Υπερκάλυψη (overriding) Υπερφόρτωση (overloading) Κατασκευαστές κλάσεων (constructors) Προσδιοριστές πρόσβασης (access specifiers) Τροποποιητές (modifiers) Διασυνδέσεις (interfaces) Πακέτα (packages)

3 Κλάσεις Σε αντικειμενοστραφείς γλώσσες προγραμματισμού δίνεται η δυνατότητα σχεδιάσης νέων και σύνθετων τύπων δεδομένων Κλάση: σύνθετη δομή δεδομένων σχεδιασμένη από τον προγραμματιστή Μια κλάση περιέχει ως μέλη της μεταβλητές-πεδία (member variables) και συναρτήσεις-μέθοδοι (member functions) Ορισμός κλάσης: class myClass { Δήλωση μεθόδων και μεταβλητών... }

4 Κλάσεις και Αντικείμενα Μια κλάση είναι το αντίστοιχο των τύπων δεδομένων για τις μεταβλητές (στον δομημένο προγραμματισμό). Μια η κλάση είναι απλώς ένα πρότυπο για την δημιουργία αντικειμένων. Το αντικείμενο αυτό καθ' εαυτό είναι μια οντότητα στη μνήμη η οποία περιέχει δεδομένα καθώς και μεθόδους. Mέσω των μεθόδων μπορούμε να επικοινωνήσουμε με το αντικείμενο και να αλλάξουμε τα δεδομένα του. Οι γνωστοί τύποι δεδομένων int, float, double, char θεωρούνται πρωτογενείς τύποι δεδομένων.

5 Ένα παράδειγμα κλάσης (μητρώο εργαζομένων) class EmployeeRecord { String name; String address; int salary; public void setSalary (int employeeSalary ) { salary = employeeSalary; } public int getSalary ( ) { return salary; } Πρότυπο δημιουργίας μητρώου εργαζομένων: Ονοματεπώνυμο Διεύθυνση Μηνιαίες αποδοχές Το πρότυπο (κλάση) καθορίζει τη δομή του μητρώου κάθε εργαζομένου (αντικείμενο)

6 Πρόσβαση σε δεδομένα και μεθόδους αντικειμένων Πρόσβαση σε public μεταβλητές μέλη: .  Π.χ. someEmployeeRecord.salary = 1500; (ανάθεση της τιμής 1500 στη μεταβλητή salary) Κλήση μεθόδων: .  Π.χ. 1.income=someEmployeeRecord.getSalary( ); (Η μεταβλητή income λαμβάνει την τιμή που επιστρέφει η getSalary ()) 2.someEmployeeRecord.setSalary(1500); (εκτέλεση της μεθόδου setSalary περνώντας ως όρισμα την τιμή 1500)

7 Παράδειγμα class Employee { int salary; int bonus; public void setSalary (int employeeSalary) { salary = employeeSalary } int getSalary ( ) { return salary; } Employee John; John =new Employee ( ); //Sos αγνοείτε πάντα τις εντολές με κόκκινο !!!!!!!!! //Είναι απαραίτητες αλλά εξηγούνται σε επόμενες διαφάνειες!!! John.setSalary (1200); John.bonus = 500; int someSalary = John.getSalary ( );

8 Κληρονομικότητα (inheritance) Συχνά δημιουργούμε κλάσεις που εμπεριέχουν πεδία και μεθόδους που έχουν οριστεί σε προϋπάρχουσες κλάσεις Βολική η δημιουργία μιας νέας κλάσης (υποκλάση) που εμπεριέχει τη λειτουργικότητα μιας της προϋπάρχουσας κλάσης (υπερκλάση) Ορισμός μιας υποκλάσης: με τη χρήση της δεσμευμένης λέξης extends

9 Ένα παράδειγμα κληρονομικότητας class Parent { int a; public void foo () {…..} } class Child extends Parent { int b; public void test( ); } Child myChild; myChild = new Child( ); myChild.foo(); myChild.a = someInteger ; Έγκυρες κλήσεις, εφόσον η κλάση Child κληρονομεί μεταβλητές και μεθόδους της κλάσης Parent ParentChild // Please ignore this red line for now

10 class Parent { public void foo() { ……. } } class Child extends Parent { public void foo() { διαφοροποιημένος κώδικας } } Child myChild; myChild = new Child(); //ignore!! myChild.foo(); Εκτελείται η συνάρτηση foo() που ορίστηκε στο σώμα της υποκλάσης Child. Η συνάρτηση foo() που ορίστηκε στην κλάση Parent παρακάμπτεται. Πώς καλούμε μέσα από την κλάση Child τη foo() της κλάσης Parent; Υπερκάλυψη μεταβλητών και μεθόδων (overriding)

11 class Parent { public void foo( ) {……..} } class Child extends Parent { public void foo( ) {……} Παράκαμψη της foo( ) της υπερκλάσης public void someChildFunction( ) { super.foo( ); Εκτελείται ο κώδικας της foo( ) της κλάσης Parent } Η λέξη super Η δεσμευμένη λέξη super προσφέρει πρόσβαση σε μεταβλητές και μεθόδους της υπερκλάσης

12 Η δεσμευμένη λέξη this αποτελεί έναν τρόπο αναφοράς στο τρέχον αντικείμενο. Χρήσιμη για τον διαχωρισμό μεταβλητών-μελών από ορίσματα συναρτήσεων σε περίπτωση που τα ονόματά τους ταυτίζονται. class EmployeeRecord { int salary; public void setInt (int salary) { this.salary = salary; } } Η δεσμευμένη λέξη this

13 class number { inta; void add(int x) { a += x; } void add(int x, int y) { a = x+y; } void add(number n) { a += n.getA(); } int getA() { return a; } Number N1, N2; N1 = new number(); N2 = new number(); N1.add(3); // καλεί την 1η add N1.add(3, 5); // καλεί την 2η add N1.add(N2); // καλεί την 3η add Υπερφόρτωση (overloading) Στις object oriented γλώσσες επιτρέπεται ο ορισμός μίας μεθόδου με τo ίδιο όνομα δύο ή περισσότερες φορές αρκεί να έχουν διαφορετικές λίστες παραμέτρων.

14 int a int Ορισμός μεταβλητής αντίστοιχου τύπου Τύπος Δεδομένων Employee John=new Employee( ) Class Employee{…..} Αρχικοποίηση αντικειμένου κλάσης Ορισμός κλάσης Κλάση: σύνθετος τύπος δεδομένων Αντικείμενο: στιγμιότυπο (instance) μιας κλάσης Σχέση κλάσεων-αντικειμένων

15 Κατασκευαστές (Constructors) Συναρτήσεις που εκτελούνται κατά την αρχικοποίηση του αντικειμένου μιας κλάσης. Χρησιμοποιούνται για την δέσμευση μνήμης για την κατασκευή του αντικειμένου καθώς και την απόδοση τιμών στις μεταβλητές-πεδία ενός αντικειμένου κατά τη δημιουργία του. Έχουν το ίδιο όνομα με την κλάση την οποία αρχικοποιούν. Οι κατασκευαστές ΔΕΝ ΕΠΙΣΤΡΕΦΟΥΝ ΤΙΜΗ.

16 class Rectangle { int height; int width; public Rectangle ( ) { height = 1; width = 1; } public Rectangle (int rectHeight, int rectWidth) { height = rectHeight; width = rectWidth; } } // Τέλος κλάσης Rectangle Παραδείγματα κατασκευαστών

17 Πολλαπλοί κατασκευαστές Για μια κλάση μπορούν να οριστούν περισσότεροι του ενός κατασκευαστές και να επιλεγεί ένας από αυτούς κατά την αρχικοποίηση (constructor overloading) Αν ο προγραμματιστής δεν ορίσει κατασκευαστή, υφίσταται ο default constructor (κατασκευαστής χωρίς ορίσματα). Υλοποίηση ενός κατασκευαστή από τον προγραμματιστή αυτομάτως αναιρεί τον default constructor.

18 class myClass { int a; int b; myClass() { a = 0; b = 0; } myClass( int alpha, int beta ) { a = alpha; b=beta; } myClass Test1 = new myClass( ); Καλείται ο constructor χωρίς ορίσματα (default constructor), συνεπώς: a = 0 b = 0 myClass Test2 = new myClass( 2, 3 ); a = 2 b = 3 α) Παράδειγμα πολλαπλών κατασκευαστών

19 Επιτελείται διαδοχική εκτέλεση των κατασκευαστών με τρόπο ιεραρχικό (από τις υπερκλάσεις προς τις υποκλάσεις). class Parent { Parent( ) {………} } class Child extends Parent { Child( ) {……..} } Parent ( )Child ( ) Κατά τη δημιουργία ενός νέου αντικειμένου μιας υποκλάσης. Πχ. Child Nik = new Child( ); Εκτελείται αρχικά πάντα ο default constructor της υπερκλάσης (εκτός κι αν ο προγραμματιστής αλλάξει τη συμπεριφορά του constructor της υποκλάσης) Διαδικασία αρχικοποίησης υποκλάσης

20 class Parent { int a; int b; Parent ( ) { a = 0; b = 0; } Parent(int alpha, int beta) { a = alpha; b = beta; } class Child extends Parent { Child( ) { } Child (int alpha, int beta) { super (alpha,beta); } } Child myChild = new Child(); Καλεί τον default constructor του Parent, άρα α = b = 0 Child myChild = new Child ( 1, 2 ); a = 1, b = 2 Αρχικοποίηση υποκλάσεων (πολλαπλοί κατασκευαστές)

21 Καταστροφή αντικειμένων Σε αντίθεση με τη γλώσσα C, στη Java η κατάργηση αντικειμένων δεν επιτελείται από το χρήστη αλλά από το rutime system της Java. Garbage collector: Εντοπίζει αντικείμενα που δεν πρόκειται να ξαναχρησιμοποιηθούν στο μέλλον και τα καταργεί, αποδεσμεύοντας τη μνήμη που καταλαμβάνουν.

22 Προσδιοριστές πρόσβασης Καθορίζουν τα δικαιώματα πρόσβασης στις μεταβλητές και στις μεθόδους της κλάσης public: ορατά από οποιασδήποτε κλάση private: ορατά μόνο από την κλάση στην οποία ανήκουν protected: ορατά από την κλάση στην οποία ανήκουν και από υποκλάσεις της Χωρίς δήλωση: ορατά από κλάσεις που ανήκουν στο ίδιο package

23 class A { private int a; public int getInt() {return a;} } class B { private int b; void foo() { A myA = new A(); b = myA.a; ΛΑΘΟΣ b = myA.getInt(); ΣΩΣΤΟ } Παρατηρήσεις: Αν και η μεταβλητή a είναι private, η τιμή της μπορεί να παραληφθεί από την κλάση B μέσω της public συνάρτησης getInt (). Συνήθως οι μεταβλητές δηλώνονται private και οι όποιες τροποποιήσεις των τιμών τους επιτελούνται από μεθόδους που ορίζονται public. Δηλ. οι public μέθοδοι ορίζουν ένα interface, αποκρύπτοντας την εσωτερική δομή της κλάσης Παράδειγμα

24 Προσδιοριστές πρόσβασης σε κλάσεις public: κλάση ορατή απο οποιαδήποτε άλλη κλάση Χωρίς δήλωση: κλάση ορατή μόνο από κλάσεις που ανήκουν στο ίδιο package

25 Για μεταβλητές: Δεν αλλάζει η τιμή τους μετά την αρχικοποίησή τους Για μεθόδους: Δεν παρακάμπτονται σε υποκλάσεις Για κλάσεις: Δεν κληρονομούνται Ο τροποποιητής final

26 private final int a = 5; a = 6 ; ΛΑΘΟΣ class A { public final void foo(); } class B extends A { public void foo( ) {...} ΛΑΘΟΣ } final class A { ….. } class B extends A { …} ΛΑΘΟΣ Παραδείγματα

27 Ο τροποποιητής abstract Σε κλάσεις που κληρονομούνται (παρέχουν κοινό εννοιολογικό υπόβαθρο στις υποκλάσεις τους), συχνά ορίζουμε κενές συναρτήσεις που υλοποιούνται στις υποκλάσεις abstract methodName( ) ; Οι abstract συναρτήσεις παρακάμπτονται σε υποκλάσεις Κλάσεις μέσα στις οποίες δηλώνεται έστω και μία abstract μέθοδος, χαρακτηρίζονται επίσης abstract. abstract public class A { abstract public void foo ( ); } ΔΕΝ μπορούμε να αρχικοποιήσουμε abstract κλάσεις.

28 Παράδειγμα abstract public class Shape { abstract public void Draw ( ); } public class Circle extends Shape { public void Draw ( ) { κώδικας σχεδίασης κύκλου} } public class Rectangle extends Shape { public void Draw ( ) { κώδικας σχεδίασης ορθογωνίου} }

29 Ο τροποποιητής static Κάθε αντικείμενο έχει τις δικές του μεταβλητές και μεθόδους ΟΜΩΣ: Μεταβλητές και μέθοδοι που δηλώνονται ως static είναι κοινές για όλα τα αντικείμενα της ίδιας κλάσης Για τη χρήση static μεταβλητών και μεθόδων ΔΕ χρειάζεται η δημιουργία στιγμιοτύπου κλάσης. Μέθοδοι που έχουν δηλωθεί static βλέπουν και τροποποιούν ΜΟΝΟ static μεταβλητές.

30 class myClass { public static int a = 1; } myClass first = new myClass ( ); myClass second = new myClass ( ); first.a = 2 ; Η μεταβλητή a παίρνει την τιμή 2 και στα δύο αντικείμενα δηλ. ισχύει first.a = 2 KAI second.a = 2 Παράδειγμα

31 Interfaces Ορισμός ενός interface: interface myInterface { functionOne( ); Δεν είναι αναγκαίο να functionTwo( ); δηλωθούν ρητά ως abstract. } Ορισμός υποκλάσης που υλοποιεί ένα interface: class myClass extends someParentClass implements myInterface Υποκλάση που υλοποιεί ένα interface πρέπει να υλοποιεί όλες τις μεθόδους που ορίζονται σε αυτό. Πολλαπλή κληρονομικότητα: Σχηματισμός μιας υποκλάσης χρησιμοποιώντας περισσότερες από μία υπερκλάσεις. ΔΕΝ ΥΠΟΣΤΗΡΙΖΕΤΑΙ ΣΤΗ JAVA class Child extrends Parent1 extends Parent2 ΛΑΘΟΣ Εναλλακτική προσέγγιση: η χρήση των interfaces ( κλάσεις που περιέχουν μόνο abstract μεθόδους ) Οι abstract μέθοδοι των interfaces υλοποιούνται στις υποκλάσεις που τα υλοποιούν.

32 Interfaces - Παράδειγμα public interface myInterface { public void foo( ); public void foo2( String str ); } public class Test extends someParentClass implements myInterface { public void foo ( ) { Function code here…} public void foo2 ( String str ) { Function code here…} }

33 Πακέτα (packages) Kλάσεις συναφούς λειτουργικότητας ομαδοποιούνται σε πακέτα (packages) Κλάσεις του ίδιου πακέτου βρίσκονται στο ίδιο directory Η δήλωση του πακέτου στο οποίο ανήκει μια κλάση γίνεται στην αρχή του πηγαίου κώδικα package ; Ένα πακέτο έχει το ίδιο όνομα με το όνομα του directory στο οποίο αποθηκεύονται οι κλάσεις του. Κλάσεις ενσωματωμένες σα packages προσαρτώνται στον κώδικα άλλων κλάσεων με τη δήλωση import. ;

34 A11.java: package Folder1; class A11 { Class Implementation…..} A12.java: package Folder1; class A12 { class implementation……} A21.java: package Folder2; class A21 { Class implementation} A22.java: package Folder2; import Folder1.A11; class A22 { Class implementation} Folder 1 A11.java A12.java Folder 2 A21.java A22.java Παράδειγμα